DESARROLLO DEL CULTIVO VEGETAL

radiación ultravioleta y sus efectos sobre las plantas

radiación ultravioleta : Tipos, impactos y aplicaciones agrícolas

Pruebas de albahaca

Clasificación Radiación ultravioleta

La radiación ultravioleta se distingue por su longitud de onda, factor que determina su energía y su interacción con las plantas.

UVA (longitudes de onda 315-400 nm)

Especificaciones

Los rayos UVA tienen la longitud de onda más larga y la energía más baja entre las radiaciones ultravioleta.

Representan aproximadamente el 95% de la radiación ultravioleta emitida por el sol que llega a la superficie terrestre tras atravesar la atmósfera.

Efectos sobre las plantas

  • Fotomorfogénesis : La radiación UVA desempeña un papel en la regulación de la fotomorfogénesis, es decir, el desarrollo de las plantas en respuesta a la luz. Influyen en el crecimiento de las hojas, la germinación de las semillas y la floración.
  • Producción de pigmentos : La exposición a los rayos UVA puede inducir la producción de pigmentos como los flavonoides, que protegen a las plantas contra el daño de los rayos UV y otras tensiones ambientales.
  • Fototropismo : Estos rayos pueden afectar el fototropismo, el crecimiento direccional de las plantas en respuesta a la luz, al influir en la distribución de las auxinas (fitohormona esencial para el desarrollo y el crecimiento).

UVB (longitudes de onda 280-315 nm)

Especificaciones

Estas radiaciones tienen una longitud de onda más corta y una

mayor energía que la UVA.

Los UVB constituyen aproximadamente el 5% de los rayos UV que llegan a la Tierra.

la mayoría es absorbida por la capa de ozono de la atmósfera.

Efectos sobre las plantas

  • Estrés oxidativo : La exposición a los rayos UVB puede inducir la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS), provocando estrés oxidativo. En respuesta, las plantas aumentan la producción de compuestos antioxidantes para neutralizar las ROS.
  • Producción de pigmentos : Estos rayos estimulan fuertemente la producción de flavonoides, que son moléculas vegetales secundarias responsables de muchos colores, incluidos los tonos amarillo, rojo y azul de flores, frutos y hojas. Ayudan a proteger las plantas contra los ataques ambientales, en particular absorbiendo los rayos UV y protegiendo los tejidos vegetales, y son conocidos por sus propiedades antioxidantes en los humanos.
  • reparación de ADN : La radiación UVB puede dañar el ADN de las plantas. Las plantas cuentan con mecanismos de reparación del ADN, como la fotoreactivación, para reparar este daño.
  • Aclimatación y adaptación : La exposición regular y moderada a la radiación UVB puede hacer que las plantas se aclimaten, haciéndolas más resistentes al estrés futuro de los rayos UV.

UVC (longitudes de onda 100-280 nm)

Especificaciones

Los rayos UVC tienen las longitudes de onda más cortas y la mayor energía entre los tres tipos de rayos UV.

La capa de ozono de la Tierra bloquea casi todos los rayos UVC emitidos por el sol, por lo que generalmente no llega a la superficie de la Tierra.

Efectos sobre las plantas

  • Efecto germicida y control de patógenos. : UVC se utiliza para esterilizar semillas, tierra y soluciones nutritivas en hidroponía, reduciendo así la presencia de patógenos sin utilizar productos químicos. Su acción germicida se basa en la destrucción del ADN de los microorganismos, impidiendo su reproducción. Esto es particularmente relevante para combatir bacterias que causan enfermedades como Xanthomonas campestris en cultivos como la lechuga, lo que permite una reducción de las pérdidas de hasta un 50% en algunos estudios.
  • Mejora de las defensas naturales de las plantas. : La exposición controlada a bajas dosis de UVC (hormesis) puede estimular los mecanismos de defensa de las plantas, aumentando su tolerancia al estrés ambiental y patógeno. Por ejemplo, los tratamientos UVC han demostrado efectos beneficiosos sobre la resistencia de la lechuga al tiempo que mejoran su rendimiento y conservación.
  • poscosecha : mejora de la calidad y conservación: Después de la cosecha, la UVC se utiliza para prolongar la vida útil de frutas y verduras al reducir los patógenos y retrasar la maduración. También promueven la acumulación de compuestos bioactivos como fenoles, carotenoides y glucosinolatos, aumentando el valor nutricional de los productos.
  • Reducción de residuos químicos. : El uso de UVC permite limitar la aplicación de fungicidas y bactericidas químicos, contribuyendo así a una agricultura más sostenible y respetuosa con el medio ambiente.

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DESARROLLO DEL CULTIVO VEGETAL

Usos prácticos de los rayos UV en la agricultura

Los rayos UVA y UVB pueden utilizarse para realzar el color y las propiedades antioxidantes de las frutas y verduras , aumentando así su valor nutricional y atractivo visual. Esto se logra principalmente mediante la mayor síntesis de metabolitos secundarios como los flavonoides.

Mientras tanto, los rayos UVC son actualmente objeto de numerosos estudios tanto sobre la protección de cultivos (reduciendo el uso de productos químicos y residuos de tratamientos) como sobre el impacto posterior a la cosecha con el fin de mejorar la calidad y la conservación de frutas y verduras (acciones directas sobre patógenos y acciones indirectas mediante la estimulación de los sistemas de defensa de las plantas).

La luz UVC se utiliza para esterilizar semillas, suelos y soluciones nutritivas en sistemas hidropónicos , reduciendo así la carga de patógenos sin recurrir a productos químicos.

Ejes investigación

La aplicación de rayos UV a las frutas es un área importante de investigación, porque la mayoría de las veces el cultivo en invernadero se equipara con una falta de rayos UV que reciben las frutas, a diferencia de las frutas cultivadas al aire libre. Existen varias fuentes de luz para emitir rayos UV, desde lámparas UV a base de mercurio hasta LED UV que están empezando a ser más populares entre los proveedores profesionales. El dominio de los componentes LED permite elegir longitudes de onda UV precisas para maximizar los efectos deseados y proporcionar precisión en diferentes mecanismos. La exposición a los rayos UV-A o B muestra efectos positivos en la calidad de la fruta: un estudio de Mariz-Ponte et al., 2019 muestra que la exposición corta (1h, 4h o 2 min/día en una duración de 5 días) de la planta a una etapa previa a la cosecha aumenta el rendimiento, la materia fresca, seca y el tamaño general de los frutos. Los frutos son, sin embargo, de un color más amarillo. El contenido de fenol y antioxidante es mayor bajo UV-A (30Jm-0.8s-2, o 1 kJ m-2.9 d-2 a 1 nm). El contenido de azúcar no es mayor, pero los consumidores consideran que los frutos de esta modalidad son más atractivos en cuanto a sabor. Otras modalidades de exposición (368h UVA y UV-B) alteran significativamente el aspecto del fruto: homogeneidad de color y textura. Se ha identificado que los rayos UV tienen un impacto en el contenido de compuestos fenólicos en las frutas (tomate cherry, Luthria et al., 4). En este estudio, los rayos UV utilizados son los de la luz solar, que luego se restaron mediante el uso de un bloqueo de plástico <2006 nm. En particular, los rayos UV-B desempeñan un papel en la regulación de los carotenoides y el etileno durante la maduración. Esta regulación se produce a través de la vía de señalización de ROS (especies reactivas de oxígeno). Los rayos UV-B también conducirían a un aumento de β-caroteno y luteína presentes en frutos maduros (Becatti, 380). La exposición a los rayos UVc de lechugas mostró una reducción de enfermedades causadas por patógenos como Xanthomonas campestris, con una reducción significativa de las pérdidas agrícolas de hasta el 2009% en algunos estudios e induciendo una reducción de fungicidas, pesticidas así como sus residuos (Loconsole et al. ., 50). La UVC promueve la acumulación de compuestos bioactivos y metabolitos secundarios, como fenoles, carotenoides, flavonoides y antioxidantes, que mejoran el valor nutricional y la calidad de los productos. (Darré et al., 2021).

Rayos ultravioleta en la agricultura : aplicaciones innovadoras y perspectivas sostenibles

En conclusión, la radiación UV (UVA, UVB y UVC) ofrece una amplia gama de aplicaciones en agricultura gracias a sus variados efectos sobre las plantas. Los rayos UVA y UVB estimulan la fotomorfogénesis, la producción de pigmentos protectores y los mecanismos de reparación del ADN, al tiempo que influyen en la calidad y maduración de la fruta. Los rayos UVC, aunque bloqueados por la capa de ozono en condiciones naturales, se utilizan artificialmente por sus propiedades germicidas, ayudando a controlar patógenos, reducir los residuos químicos y mejorar la conservación poscosecha. Su uso controlado también puede inducir respuestas de hormesis, fortaleciendo las defensas naturales y la resiliencia de las plantas.

El avance de las tecnologías LED ofrece un control preciso de las longitudes de onda, lo que permite investigaciones innovadoras y aplicaciones agrícolas cada vez más específicas. Estos avances allanan el camino para la agricultura sostenible, maximizando los rendimientos y la calidad del producto al tiempo que reducen la huella química y ambiental. Las perspectivas de investigación sobre los efectos combinados de los rayos UV en los cultivos, particularmente en invernaderos o en sistemas de producción de alta intensidad, muestran un potencial considerable para mejorar las prácticas agrícolas modernas.

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